(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに導体パターンが形成された複数の樹脂シートが積層されて構成される積層基体を備え、前記導体パターンによってコイルが構成されたコイル装置において、
前記コイルは前記樹脂シートの面に平行な巻回軸を有し、
前記導体パターンは、前記複数の樹脂シートのうち第１の樹脂シートの面に形成された複数の第１線状部と、第２の樹脂シートの面に形成された複数の第２線状部と、前記第１線状部と前記第２線状部とを層間で導通させる層間接続導体とを備え、
前記第１線状部の第１面は前記第１線状部の第２面に比べて表面粗さが小さく、前記第２線状部の第３面は前記第２線状部の第４面に比べて表面粗さが小さく、
前記第１線状部の第１面または前記第２線状部の第３面は、前記コイルの内周面を向くことを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
前記複数の樹脂シートのうち前記積層基体の実装面となる面に実装電極が形成されていて、
前記第１線状部は前記積層基体の実装面から遠い側に位置し、前記第１線状部の第１面は前記コイルの内周面を向く、請求項１に記載のコイル装置。
【請求項３】
前記第１線状部の第１面は前記コイルの内周面を向き、前記第２線状部の第３面は前記コイルの内周面を向く、請求項１に記載のコイル装置。
【請求項４】
前記コイルをアンテナコイルとして用いる給電回路を更に備えた請求項１〜３のいずれかに記載のコイル装置。
【請求項５】
前記複数の樹脂シートのうち前記積層基体の実装面となる面とは反対側の面にチップ部品が搭載された請求項１〜４のいずれかに記載のコイル装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のコイル装置と、そのコイル装置が有する前記コイルに対して磁界結合するブースターアンテナとを備えたアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体パターンが形成された複数の基材層が積層されて構成される積層基体を備え、導体パターンによってコイルが構成されたコイル装置、およびそれを備えたアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話端末等に内蔵可能なコイルアンテナとして、特許文献１に示されているように、絶縁性の基体にコイル電極を形成したアンテナが提案されている。一般的に小型アンテナにおいては、アンテナの体積とアンテナの利得とはほぼ比例関係にある。特許文献１に示されているように、コイル電極が絶縁性の基体の外周に形成されたアンテナにおいては、基体の小ささの割にアンテナ体積が大きいので、良好なアンテナ特性を得ることができる。
【０００３】
しかしこのアンテナは個別の基体を用いているため、薄型化には不向きであることや、他のチップ部品を実装するときには基体上に表面実装するしかなく、チップ部品の実装領域が制限される。
【０００４】
一方、特許文献２に示されているように、多層配線基板の製造方法を用いて基板内にアンテナコイルを作りこむ方法が提案されている。この構造によれば、形状自由度が高く、薄型化が容易であり、チップ部品の組み込みも容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５９０３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８６２６号公報
【特許文献３】特開２００５−２１９３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記多層配線基板は、導体パターンが形成された複数の樹脂シートが積層されたものであるが、導体パターンを金属箔のパターンニングにより形成する工法では、樹脂シートに金属箔を貼付する際に通常は接着剤層を介在させている。しかし接着剤は一般的に材料損（誘電体損）が大きく、例えば液晶ポリマーのような材料損の小さな樹脂シートを用いても、接着剤層の影響を受けて低損失化できない。すなわち、材料損の低い液晶ポリマーを用いることによる利点が得られないという課題がある。
【０００７】
一方、金属箔の絶縁性基体接合面を粗面化することによって、粗面の凹凸に対するアンカー効果によって密着力を得るようにした基板用複合材が特許文献３に示されている。しかし、粗面化された金属箔を貼付した樹脂シートを用い、金属箔のパターンニングによってコイルを形成した場合、高周波信号は粗面の影響を受ける。すなわち、コイルの損失が大きくなり、Ｑ値が低下する。例えばアンテナコイルを構成した場合には、通信距離が短くなる等の問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、接着剤を用いることによる損失増大の問題および金属箔の粗面化による損失増大の問題を解消したコイル装置およびアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明のコイル装置は、それぞれに導体パターンが形成された複数の樹脂シート（基材層）が積層されて構成される積層基体を備え、前記導体パターンによってコイルが構成され、
前記コイルは前記樹脂シートの面に平行な巻回軸を有し、
前記導体パターンは、前記複数の樹脂シートのうち第１の樹脂シートの面に形成された複数の第１線状部と、第２の樹脂シートの面に形成された複数の第２線状部と、前記第１線状部と前記第２線状部とを層間で導通させる層間接続導体とを備え、
前記第１線状部の第１面は前記第１線状部の第２面に比べて表面粗さが小さく、前記第２線状部の第３面は前記第２線状部の第４面に比べて表面粗さが小さく、
前記第１線状部の第１面または前記第２線状部の第３面は、前記コイルの内周面を向くことを特徴とする。
【００１０】
（２）前記複数の樹脂シートのうち前記積層基体の実装面となる面に実装電極が形成されていて、前記第１線状部は前記積層基体の実装面から遠い側に位置し、前記第１線状部の第１面は前記コイルの内周面を向く、ことが好ましい。
【００１１】
（３）前記第１線状部の第１面は前記コイルの内周面を向き、前記第２線状部の第３面は前記コイルの内周面を向く、ことが好ましい。
【００１２】
（４）（１）〜（３）のいずれかのコイル装置には、前記コイルをアンテナコイルとして用いる給電回路を更に備えていてもよい。
【００１３】
（５）前記複数の樹脂シートのうち、前記積層基体の実装面となる面とは反対側の面にチップ部品が搭載されていてもよい。
【００１４】
（６）本発明のアンテナ装置は、（１）〜（５）のいずれかに記載のコイル装置と、そのコイル装置が有する前記コイルに対して磁界結合するブースターアンテナとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、導体パターンが形成された複数の樹脂シートが積層されて構成されるにもかかわらず、接着剤を用いることによる損失増大および金属箔の粗面化による損失増大が回避されて、低損失のコイル装置およびアンテナ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は第１の実施形態に係るコイル装置１０１の分解斜視図である。
【図２】図２はコイル装置１０１の主要部の断面図である。
【図３】図３は第２の実施形態に係るコイル装置１０２の分解斜視図である。
【図４】図４はコイル装置１０２の、図３におけるＡ−Ａ部分での断面図である。
【図５】図５は第３の実施形態に係るアンテナ一体型ＲＦモジュールの断面図である。
【図６】図６は第４の実施形態に係るアンテナ装置の主要部の断面図である。
【図７】図７はブースターコイル３０１の分解斜視図である。
【図８】図８は図６に示したアンテナ装置の等価回路図である。
【図９】図９は、図６に示したアンテナ装置を備える無線通信装置４０１の筐体内部の構造を示す図であり、下部筐体９１と上部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。
【図１０】図１０はコイル導体とコイル導体により形成される磁界の強度について示す図（断面図）である。
【図１１】図１１は本発明の比較例としてのコイル装置１０１Ｃの分解斜視図である。
【図１２】図１２は比較例としてのコイル装置１０１Ｃの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るコイル装置１０１の分解斜視図、図２はコイル装置１０１の主要部の断面図である。
【００１８】
コイル装置１０１は、複数の樹脂シート１１〜１７が積層された樹脂多層基板１０と、この樹脂多層基板１０に形成されたコイル導体とを備えている。樹脂シート１１の上面にはコイル導体の複数の第１線状部２１が形成されている。樹脂シート１７の下面にはコイル導体の複数の第２線状部２２が形成されている。樹脂シート１２〜１６にはコイル導体の複数のビア導体（層間接続導体）２３，２４が形成されている。これらのビア導体２３は前記複数の第１線状部２１の第１端と前記複数の第２線状部２２の第１端とを接続する。また、ビア導体２４は前記複数の第１線状部２１の第２端と前記複数の第２線状部２２の第２端とを接続する。前記線状部２１，２２およびビア導体２３，２４によって、横置きの扁平角筒に沿ったヘリカル状のコイル導体が構成される。
【００１９】
線状部２１，２２は、銅箔などの金属箔を液晶ポリマー等の樹脂シートに貼付し、その金属箔をパターンニングすることで形成される。この金属箔は樹脂シートに貼付する面（第１線状部２１の第２面、第２線状部２２の第４面）が粗面化されていて、接着剤を介することなく貼着されている。したがって、図２に表れているように、第１線状部２１は、表面粗さの小さい面（第１面）がコイルの（周回範囲の）内周面を向くように配置され、第２線状部２２は、表面粗さの小さい面（第３面）がコイルの（周回範囲の）内周面を向くように配置されている。
【００２０】
図１０はコイル導体とコイル導体により形成される磁界の強度について示す図（断面図）である。線状部２１，２２はコイル導体の一部であり、破線はコイル導体により生じる磁力線であり、磁界の強度分布をこの磁力線の粗密で表している。
【００２１】
コイル外に比べてコイル内に生じる磁界の強度は高い。そのため、線状部２１，２２はコイルの外面側に比べて内面側の電流密度が高い。
【００２２】
ここで、比較例としてのコイル装置１０１Ｃの分解斜視図を図１１、その断面図を図１２に示す。この比較例のコイル装置１０１Ｃと図１、図２に示した第１の実施形態のコイル装置１０１とでは、第１線状部２１および第２線状部２２の形成位置（形成面）が異なる。比較例としてのコイル装置１０１Ｃでは、第１線状部２１は樹脂シート１１の下面に形成されていて、第２線状部２２は樹脂シート１７の上面に形成されている。
【００２３】
コイル装置１０１と１０１Ｃとでは、樹脂シートの層数は同じであるが、図２と図１２とを比較すれば明らかなように、比較例としてのコイル装置１０１Ｃは、第１の実施形態のコイル装置１０１よりコイル開口面積は大きい。そのため、限られた空間に比較的大きなコイルを構成できる。しかし、線状部２１，２２のいずれも粗面化された面がコイルの内周面を向くように配置されている。すなわち、粗面化された面の電流密度が高い。そのため、損失が大きい。これに対し、第１の実施形態のコイル装置１０１では低損失のコイル装置が得られる。
【００２４】
《第２の実施形態》
図３は第２の実施形態に係るコイル装置１０２の分解斜視図、図４はコイル装置１０２の、図３におけるＡ−Ａ部分での断面図である。
【００２５】
コイル装置１０２は、複数の樹脂シート１１〜１３，１５〜１７が積層された樹脂多層基板と、この樹脂多層基板に形成されたコイル導体とを備えている。樹脂シート１１の上面にはコイル導体の複数の第１線状部２１が形成されている。樹脂シート１７の下面にはコイル導体の複数の第２線状部２２が形成されている。
【００２６】
樹脂シート１３，１５には、それぞれの中央部に開口ＡＰが形成されている。これらの開口ＡＰによってキャビティが構成され、このキャビティ内に磁性体コア４０が埋設される。
【００２７】
樹脂シート１２，１３，１５，１６にはコイル導体の複数のビア導体（層間接続導体）２３，２４が形成されている。これらのビア導体２３は前記複数の第１線状部２１の第１端と前記複数の第２線状部２２の第１端とを接続する。また、ビア導体２４は前記複数の第１線状部２１の第２端と前記複数の第２線状部２２の第２端とを接続する。前記線状部２１，２２およびビア導体２３，２４によって、横置きの扁平角筒に沿ったヘリカル状のコイル導体が構成される。
【００２８】
このように、コイル装置１０２は、上記コイル導体と磁性体コア４０とによる、磁芯付きコイルを備える。このコイル装置は例えばコイルアンテナとして用いられる。
【００２９】
《第３の実施形態》
図５は第３の実施形態に係るアンテナ一体型ＲＦモジュールの断面図である。このアンテナ一体型ＲＦモジュール２０１は、複数の樹脂シート９〜１３，１５〜１９が積層された樹脂多層基板１０と、この樹脂多層基板１０に形成されたコイル導体とを備えている。樹脂シート１１の上面にはコイル導体の複数の第１線状部２１が形成されている。樹脂シート１７の下面にはコイル導体の複数の第２線状部２２が形成されている。
【００３０】
樹脂シート１３，１５には、それぞれの中央部に開口が形成されていて、これらの開口によってキャビティが構成され、このキャビティ内に磁性体コア４０が埋設されている。
【００３１】
樹脂シート１２，１３，１５，１６にはコイル導体の複数のビア導体（層間接続導体）が形成されていて、これらのビア導体と線状部２１，２２によって、横置きの扁平角筒に沿ったヘリカル状のコイル導体が構成されている。
【００３２】
また、樹脂多層基板１０にはその他のビア導体および電極による配線や回路が形成されている。樹脂多層基板１０の上面には搭載部品６１，６２，６３が搭載されている。樹脂多層基板１０の下面（実装面）には端子電極が形成されている。
【００３３】
前記搭載部品６１，６２，６３はＲＦＩＣ、チップコンデンサ、チップインダクタ等である。これらの部品を含む回路により、コイルに対する給電回路が構成される。アンテナ一体型ＲＦモジュール２０１は例えばNFCなどの近距離無線通信モジュールとして用いる。このアンテナ一体型ＲＦモジュール２０１を組み込み先の実装基板に実装することで、近距離無線通信機能を有する無線通信装置が構成できる。
【００３４】
《第４の実施形態》
図６は第４の実施形態に係るアンテナ装置の主要部の断面図である。但し、この例では、単なるアンテナ装置ではなく、アンテナ一体型ＲＦモジュール２０１とともに構成される（すなわちＲＦモジュールを含む）アンテナ装置である。このアンテナ装置は、実装基板７０に実装されたアンテナ一体型ＲＦモジュール２０１およびブースターコイル３０１で構成される。アンテナ一体型ＲＦモジュール２０１の構成は第３の実施形態で示したとおりであるが、アンテナ一体型ＲＦモジュール２０１内のアンテナ部１０１Ｐはブースターコイル３０１に給電するための給電コイルとして用いる。
【００３５】
図７はブースターコイル３０１の分解斜視図である。ブースターコイル３０１は、絶縁体基材３、その第１面に形成された第１コイル１、第２面に形成された第２コイル２、および磁性体シート４を備えている。第１コイル１と第２コイル２はそれぞれ矩形渦巻状にパターン化された導体であり、平面視で同方向に電流が流れる状態で容量結合するようにパターン化されている。同一方向からの平面視で、一方のコイル導体に時計回りの電流が流れるとき、他方のコイル導体にも時計回りに電流が流れるように、二つのコイル導体はパターン化されている。
【００３６】
図６に磁束φで示すように、ＲＦモジュール２０１のアンテナ部１０１Ｐとブースターコイル３０１とは互いに磁界結合するように配置されている。磁性体シート４は、ＲＦモジュール２０１のアンテナ部１０１Ｐとブースターコイル３０１との磁界結合を妨げない程度に薄い。また、磁性体シート４は、ブースターコイル３０１から発生される磁界をシールドして、実装基板７０に形成されているグランド導体に渦電流が生じるのを抑制する。なお、磁性体シート４は必ずしも設けられなくてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、アンテナ一体型ＲＦモジュール２０１とともに構成される（すなわちＲＦモジュールを含む）アンテナ装置を示したが、ＲＦモジュールを含まない構成としてもよい。例えば、コイル装置１０１または１０２とブースターコイル３０１とを組み合わせて構成してもよい。
【００３８】
図８は図６に示したアンテナ装置の等価回路図である。アンテナ一体型ＲＦモジュール２０１はアンテナ部１０１Ｐのコイル導体および磁性体コア４０によるインダクタンス成分Ｌ１、アンテナ部１０１Ｐの抵抗成分Ｒ１、キャパシタＣ１およびＲＦＩＣ等で構成される。キャパシタＣ１はアンテナ部（給電コイル）１０１Ｐの共振周波数を調整するための容量である。ブースターコイル３０１は、第１コイル１および第２コイル２のインダクタンス成分Ｌ２，Ｌ３、第１コイル１と第２コイル２との間に生じるキャパシタンス成分Ｃ２，Ｃ３、第１コイル１および第２コイル２の抵抗成分Ｒ２，Ｒ３等で構成される。
【００３９】
このようにして、樹脂多層基板１０に形成されたアンテナ部１０１Ｐを給電用のコイルとして用い、樹脂多層基板１０とは別体のブースターコイル３０１をブースターアンテナとして用いてもよい。このことによって、通信可能最長距離を拡張できる。
【００４０】
図９は、図６に示したアンテナ装置を備える無線通信装置４０１の筐体内部の構造を示す図であり、下部筐体９１と上部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。この無線通信装置４０１は図６に示したアンテナ一体型ＲＦモジュール２０１およびブースターコイル３０１を備えたものである。
【００４１】
下部筐体９１の内部にはプリント配線板７１，８１、バッテリーパック８３等が収められている。プリント配線板７１にはアンテナ一体型ＲＦモジュール２０１が実装されている。このプリント配線板７１にはＵＨＦ帯アンテナ７２、カメラモジュール７６等も搭載されている。また、プリント配線板８１にはＵＨＦ帯アンテナ８２等が搭載されている。プリント配線板７１とプリント配線板８１とは同軸ケーブル８４を介して接続されている。
【００４２】
上部筐体９２の内面にはブースターコイル３０１が形成されている。このブースターコイル３０１はアンテナ一体型ＲＦモジュール２０１のアンテナ部（給電コイル）と磁界結合する。
【００４３】
なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、第１線状部２１および第２線状部２２の両方について、それぞれの表面粗さの小さい面がコイルの内周面を向くように配置された例を示したが、第１線状部２１または第２線状部２２の一方について、表面粗さの小さい面がコイルの内周面を向くように配置されていても、損失低減効果はある。
【符号の説明】
【００４４】
ＡＰ…開口
１…第１コイル
２…第２コイル
３…絶縁体基材
４…磁性体シート
９〜１７…樹脂シート
１０…樹脂多層基板
２１…第１線状部
２２…第２線状部
２３，２４…ビア導体
４０…磁性体コア
６１，６２，６３…搭載部品
７０…実装基板
７１，８１…プリント配線板
７２…ＵＨＦ帯アンテナ
７６…カメラモジュール
８１…プリント配線板
８２…ＵＨＦ帯アンテナ
８３…バッテリーパック
８４…同軸ケーブル
９１…下部筐体
９２…上部筐体
１０１，１０２…コイル装置
１０１Ｐ…アンテナ部
１０１Ｃ…コイル装置
２０１…ＲＦモジュール
３０１…ブースターコイル
４０１…無線通信装置
【要約】
導体パターンが形成された複数の樹脂シートが積層されて構成される積層基体を備え、導体パターンによってコイルが構成され、コイルの巻回軸は樹脂シートの面方向とし、導体パターンは、第１の樹脂シートの面に形成された複数の第１線状部と、第２の樹脂シートの面に形成された複数の第２線状部とを備え、第１線状部または第２線状部の少なくとも一方は、表面粗さの小さい面がコイルの内周面を向くように配置されている。これにより、接着剤を用いることによる損失増大の問題および金属箔の粗面化による損失増大の問題を解消する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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